无轴承异步电机悬浮子系统独立控制的研究

无轴承异步电机是一种集驱动和自悬浮功能于一体的新型磁悬浮电机。该电机自20 世纪 90 年代提出以来,目前已逐步成为高速电机领域一个新的研究热点。 本文主要对基于 U-I 模型的无轴承异步电机悬浮子系统独立控制算法进行了一些基础研究,主要内容如下: 阐述了基于 U-I 模型的无轴承异步电机悬浮子系统独立控制算法的基本原理,指出了如何利用 U-I 模型准确获得转矩控制绕组气隙磁链是实现该控制算法的关键,并进一步分析了 U-I 模型辨识转矩控制绕组气隙磁链需要解决的三个问题,分别为:如何获得转矩控制绕组的定子相电压和相电流;如何获得转矩控制绕组的定子电阻和定子漏感;如何实现纯积分算法。 针对第一个问题,本文提出了一种新的定子相电压在线辨识方法。该方法根据逆变器的开关占空比和直流母线电压在线计算定子相电压,省去了检测定子电压所需的三个电压传感器,降低了控制系统的成本。 针对第二个问题,本文介绍了一种基于零序电流注入的定子电阻和定子漏感在线辨识方法。该方法利用检测的相电压和相电流信号,根据最小二乘算法辨识出电机定子参数。 针对第三个问题,本文提出了一种新的电机磁链辨识积分算法,它是由一个可编程带通滤波器和纯积分环节串联而构成,可编程带通滤波器的上下截止频率等于电机的同步角频率。 在此基础上,本文利用 Matlab/Simulink 对基于 U-I 模型的无轴承异步电机悬浮子系统独立控制算法进行了仿真分析,并设计了无轴承异步电机的数字控制系统,实现了无轴承异步电机在该控制算法下的稳定悬浮。